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单层球面网壳结构以其优美的外形、良好的受力性能而获得了迅速的发展和应用,对其静力分析和稳定分析的研究工作取得了较多成果。我国是地震多发地区,结构一旦破坏,对人民的生命财产将造成严重危害,因此对单层球面网壳的动力性能的研究也越来越引起重视。结构抗震性能的优劣强烈地依赖其能量吸收能力和弹塑性变形能力,而这些能力的实现是以结构的损伤为代价的。因此,正确地评估结构的损伤效应,对建筑物前期的设计、后期的剩余寿命和剩余强度评估、结构鉴定和维修加固具有重要的理论和应用价值。
目前在材料层次、构件层次和结构层次对结构损伤理论都进行了研究,并取得了一定的成果。但是,现有的损伤变量在实际应用中面临比较难以解决的问题:1)由材料损伤到构件损伤是一个很复杂的组合,涉及的因素很多;2)由构件损伤到结构整体损伤的组合的合理性,也是评价损伤值的重要标准。本文总结了当前损伤理论在基于材料、构件和结构层次的研究进展及其评价。结构本身具有的能量是衡量单层网壳整体力学性能的重要指标,基于网壳经受地震前和地震后的两次重力加载分析,本文提出了一种单层网壳损伤评估的新方法。该方法从地震造成单层网壳能量退化的角度来计算损伤指数,具有理论基础合理,计算简单且易于实现的优点。凯威特型球面网壳内力分布比较均匀,是一种刚度很好的网壳。本文建立20m跨度小模型来验证本文所提出方法是否能够反应出结构的受损程度,经验证,用此种方法大概能够表示出结构的受损情况。为了更全面利用此种方法对结构进行评估,本文建立不同跨度、不同矢跨比单层K8网壳模型,用所提出方法,计算出结构的损伤值D,并对所建立的网壳模型进行了损伤评估,并对结果进行分析,总结出不同结构在经历不同等级地震后的受损情况并划分出其与结构的D值、塑性杆件所占比例的关系,得出当结构基本完好时D在0~0.10之间,当处于轻微破坏时,D值范围为0.10~0.30,中等破坏时,结构D在0.30~0.85之间变化,严重破坏或倒塌D值大于0.85,得到网壳结构震后损伤的划分标准。